摘要：从地质地貌条件、设计及施工三个方面归纳了陕北黄土地区桥梁在运营过程中发生水毁和边坡失稳破坏的主要诱因，并针对性提出改进措施。认为排水附属设施的设计不应当疏于考虑：黄土的水敏性会给工程造成灾难性后果。
关键词：桥梁边坡；湿陷性黄土；失稳；设计
1引言
陕北地区是典型的黄土丘陵沟壑地貌，普遍呈现出呈“两山夹一沟”的凹字形地貌。全区黄土分布广泛，其结构为上层覆盖着湿陷性新黄土，承载力较低，下层是堆积的老黄土，裸露的黄土遭到雨水和径流的强烈冲刷，导致沟谷切割强烈，地下水匮乏，暗沟、陷穴、黄土发育，水土流失严重，从而形成密如蛛网的黄土冲沟、黄土梁、黄土峁等各种侵蚀沟壑地貌类型。本文通过对区域内十几条公路项目桥梁设计、施工及后续服务过程中的安全性调研，发现桥梁病害以桥梁的边坡水毁和边坡失稳较为突出。
2边坡水毁和边坡失稳原因分析
2.1地质地形原因
首先，湿陷性黄土属于特殊土。在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较小。当在一定压力下受水浸湿时，土体结构会迅速破坏，产生较大的附加下沉，强度迅速降低，具有易溶蚀、易冲蚀、各项异性等工程特征。其次，黄土地区沟壑纵横、坡陡沟深，高速公路多为桥梁服从路线，桥址处往往纵横向地形起伏较大，桥梁的整体性往往难以适应变化的地形，不利情况下易造成大的开挖。
2.2设计原因
在桥梁设计中，对于基础、桩、柱及梁等主要结构构件都给予了足够的重视，而对于排水设施、边皮防护、绿化等附属设施往往重视不够，主观的认为附属构件不会影响到工程的整体安全运行，殊不知千里之提、毁于蚁穴。下述两种常见的设计疏忽可为例证：其一，桥梁附属结构的排水设计放在路基工程中，往往只给出桥头急流槽的长度，未在桥梁工程的文件中强调并进行说明指导，不易引起施工单位的重视。其二，梁体的泄水孔在桥台前锥坡范围的地形不利排水时，边跨不宜设置，在设计中往往忽视此问题，未进行有效说明。设计中这样的情形并不少见，却为工程使用埋下了隐患。
2.3施工原因
（１）桥台基坑开挖后，未及时采取排水措施，尤其是恰逢雨季时，造成的排水不畅冲毁边坡的案例不胜枚举；（２）施工过程中伸缩缝安装不到位，造成桥台与梁板间有空隙，路基排水易从此空隙下泄至台前土体进行冲刷；（３）桥台盖梁以下的边坡未及时进行防护，边坡土体一旦经水冲刷，迅速崩塌瓦解；（４）边跨的泄水孔直接将水泄至边孔的边坡上时未进行有效排水，造成水流冲毁边坡。桥梁通常可见的边坡失稳主要是体现在桥墩台基础处。
3确定合理的桥台基础顶标高
桥墩台基础顶面标高的合理确定，影响着墩台身型式的确定，墩台基础顶面的土方开挖和墩台侧的边坡稳定。
3.1考虑相邻墩台刷坡的影响
在黄土地区，冲沟陡坡上的桥梁墩台基础受力有别于平原区。由于相邻墩台处纵向地面高差较大，同时横向地形起伏不平；桩基础靠上端的桩身侧面受相邻墩台的基础开挖刷坡影响，横纵向的桩侧土体不能提供足够的土抗力及有效的摩阻力。墩台标高应适当下放，直至桩侧土体边坡稳定。此处“相邻墩台”不仅指双幅桥左右幅之间，同时也应顾及顺桥向墩台之间的影响，
3.2考虑桩基施工平台开挖的影响
陡峭山区施工的桥梁为使机械能顺利吊装钢筋笼，为施工机械修建的施工便道往往对土体的破坏较大，与设计人员定测时的地形有较大差别。因此在设计过程中，应该考虑平台和便道开挖后地形的变化，再确定出合适的基础顶面标高，而不仅局限于定测时所得到的原始地面测量数据。
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4改进桥梁基础设计计算
4.1考虑施工过程中的基坑和平台开挖影响
在桥梁的后续服务中，施工期间对地形的较大开挖，往往造成桩基础顶部的覆土较薄，严重时会出现设计未考虑到的桩基裸露。这种大的开挖一般出现在陡峭地形的小跨径桥梁中，墩与墩相邻较近，原地形自然坡接近1：1，开挖后达到1：0.5以下，对桩基侧的稳定极为不利。在桩基础计算中，要考虑基坑和平台开挖影响后地形变化，开挖平台以上的桩侧摩阻力不予考虑。桩侧覆土层较浅的部分不予考虑摩阻力。
4.2考虑湿陷性黄土的负摩阻力影响
根据相关规范规定，位于湿陷性黄土地基中的桩基础，当土壤可能出现有湿陷或固结下沉时应考虑桩侧的负摩阻力作用。桩体周边的湿陷性黄土遇水沉降时，由于跟桩体间的摩擦作用，受到桩体的限制，进而对桩体产生向下的摩擦力，对桩的载荷有不利影响，设计时应当给予考虑。
4.3考虑桩侧陡边坡稳定
受相邻墩台的刷坡影响，桩侧土体已不能提供足够的土抗力及有效的摩阻力。基础设计时除要考虑桩的承载能力外，还要同时顾及陡坎边坡的稳定。需考虑一定长度的自由桩长并 采取一定的防护措施，以保证桥梁结构的安全。设计过程中土体的稳定边坡线可结合土体的内摩擦角来确定，也可根据经验按近陡坎侧桩身至刷坡线 的水平距离进行控制，水平距离值可根据不同的设计标准、场地条件来确定。
5重视桥梁附属设施设计
5.1台前防护
针对桥台水毁问题，可在梁底与盖梁齐平处砌筑30cm 浆砌片石铺砌，并做成向外侧１％的坡度，设置横向排水沟，延伸至两侧横向５ｍ 之外，接急流槽将水引向沟底。急流槽可用浆砌片石或混凝土砌筑。对于台前边坡过陡，不适合做急流槽的地方可埋置塑料波纹管替代，但需注意波纹管的管段不宜过长，每10ｍ左右应考虑设置跌水井将各管段相连，以防止在管道自重和下泄水流的作用下引起管节连接部位的断裂。注意在急流槽砌筑和波纹管埋置前需将基础整平夯实，沟底铺砌和管道连接光滑无缝，以防水冲毁基础乃至冲毁排水设施。针对桥台边坡稳定的问题，可在横向或纵向较陡一侧设置挡墙和护坡进行防护。
5.2墩侧防护
针对边坡稳定的问题，除在桩长计算中考虑周全外，对边坡要加强防护，对陡坡黄土要进行坡面防护和坡顶排水。公路桥梁常采用浆砌片石护坡和挡墙，以及新型的混凝土卷材。铁路桥梁还可采用拱型骨架护坡和孔窗式护墙，公路桥梁可参考设置。
5.3施工注意事项
设计文件中要强调施工工序，在桥梁工程主要的图纸中应添加附注说明防排水，如：全桥说明、桥位平面图、桥型布置图中。附注说明条款为：“所有墩台基坑开挖前务必先做好桥址区防水、排水设施。”
6结语
在桥梁的设计与施工中，如何保证上部梁板、下部桥墩等结构的安全，设计人员考虑得比较周全；同时在施工过程中，施工人员对主体结构的工序比较重视。但对于桥梁的排水与防护往往疏于考虑，在设计中体现不足，在施工中亦重视不够。在勘测中对明显的地物调查较为清楚，对原地形的排水走向往往忽略不计。总结起来就是：“重结构，轻附属；重内业，轻外业”。本文针对黄土地区的桥梁常见病害进行了分析并提出了解决办法，尤其是在设计中应注意的事项，希望能引起工程建设相关人员的重视，从而对工程建设和运营提供一定的帮助和指导。
参考文献：
[1] 卫高红.黄土地区高速公路排水问题探究[J].山西交通科技.2014.（2）
[2] 曾银青.黄土地区边坡失稳破坏引起的设计反思[J].公路.2018.（5）
作者简介：
李瑞，（1983—），女，汉，陕西蒲城人，讲师，现就职于榆林职业技术学院，主要从事建筑工程相关专业的教学与科研工作。
论文作者:李瑞
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/13
标签：黄土论文; 桥梁论文; 桥台论文; 地形论文; 基础论文; 防护论文; 急流论文; 《基层建设》2018年第28期论文;